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目的：
近来研究显示成体动物脑室管膜下区(Subventricular zone．SVZ)和海马齿状回(Subgranular zone，SGZ)神经前体细胞可以再生新的神经元，脑损伤例如脑缺血可以促进这些区域的神经前体细胞增生，并且迁移到受损伤的脑区，分化为成熟的神经元，有助于修复损伤的脑区，但是调控损伤神经再生的分子机制尚不清楚。我们应用基因芯片探讨了不同来源SVZ细胞脑缺血引起的与神经再生相关基因表达谱的变化，同时检测了相关基因在SVZ区域的亚细胞类型定位，并离体观察了相关基因对神经再生产生的可能功能影响。
SDF1/CXCR4参与了血液干细胞向损伤区的定向性迁移，我们推测该系统可能也与脑缺血后干细胞的运动性相关，因此我们离体探讨了化学因子SDF1/CXCR4系统在对成体SVZ细胞神经再生的影响，为缺血后脑损伤提供新的治疗策略。
材料与方法：
小鼠大脑中动脉缺血(Middle cerebral artery occlusion，MCAO)作为脑缺血动物模型。为排除异质细胞基因转录的可能干扰，我们首次应用激光显微切割系统(Lasercapture microdissection，LCM)提取碘化米叮阳性的单SVZ前体细胞群，其总RNA应用T7 RNA聚合酶进行扩增。为深入探讨不同来源SVZ脑缺血后引起基因转录的变化，我们同时提取了缺血后脑SVZ组织和体外原代培养SVZ细胞的RNA，应用功能性cDNA和Oligo基因芯片分析了与神经再生相关的基因表达谱。实时SYBR荧光定量RI-PCR和免疫组化对相关基因表达RNA和蛋白水平进行了定量检测，以进一步证实芯片的研究结果。免疫荧光染色确定了相关基因在SVZ区域的亚细胞定位。
应用体外培养的SVZ前体细胞，检测了不同浓度的人重组CCL2蛋白对SVZ Brdu阳性细胞数目的改变；并观察了CCL2对GFAP(神经胶质细胞的标记)，Tujl(神经元的标记)，nestin阳性的SVZ数目的影响；对SVZ Z迁移的距离进行了定量和比较。为探讨SDFI、CXCR4对SVZ细胞的功能的影响，我们克隆和构建了含CXCR4 cDNA和siRNA的逆转录病毒载体，经细菌内重组和293E细胞转染，获得重组逆转录病毒，应用3T3细胞对病毒滴度进行检测。离心转染体外培养的成体SVZ前体细胞，实时RT-PCR和western-blot证实外源基因的表达，初步检测了感染携带相关基因的病毒对SVZ细胞神经再生功能的影响和可能的基因调控途径。
结果：
在激光显微切割的SVZ单细胞表达谱中，其中21个基因被检测到缺血后上调，23个基因表达减少。在脑SVZ组织中，我们检测到缺血诱发65个相关基因的上调。在培养的SVZ细胞中，脑缺血引起23个相关基因的升高，其中8个基因与SVZ组织中上调的基因相同。这些基因参与了多个与胚胎时期发育相关的信号途径，包括Notch、Wnt、TGFβ和SOX家族基因，他们的生物学功能与细胞黏附、细胞外基质、生长因子和其受体，转录因子有关，提示脑缺血可以重新获取胚胎时期的信号途径。另外，来源于在体和体外的SVZ基因表达谱是不同的，可能反映了细胞外周环境变化的调节作用，相关感兴趣基因的表达升高应用RT-PCR和免疫组化得到了证实。
化学因子CCL2和CXCL10在脑缺血后明显增加，荧光染色显示CCL2在SVZ中与GFAP和nestin共表达，提示type B SVZ细胞表达CCL2。重组的CCL2蛋白(5ng、ml)可以促进SVZ神经前体细胞的迁移(31.4±3.1μm，n=10，p<0.05)，并且不同剂量的CCL2 5(27.8±1.2﹪，p<0.05)，50(32.8±5.0﹪，p<0.05)和300ng、ml(35.9±6.0﹪，p<0.01)可以促进神经前体细胞分化成成熟的神经元，应用CCL2中性抗体(2μg、ml)可以抑制CCL2对上述功能的影响，提示CCL2不但可能参与了细胞的运动性，而且与细胞的分化密切相关。但是CCL2对BrdU阳性数目的细胞与对照组相比(62.5±11.2﹪，n=5)没有明显影响(65.9±9.7﹪for 5ng、ml，69.0±8.3﹪for50ng/ml，59.1±9.8﹪for 300ng/ml)。构建的含CXCR4 cDNA和siRNA逆转录病毒可以明显的升高或者减少SVZ中CXCR4的基因表达。CXCR4的功能获得减少BrdU阳性的细胞，但是高浓度的SDFI(500 ng/mL)可以明显促进SVZ细胞的增殖(p<0.05)； CXCR4功能获得或者knockdown对细胞分化没有明显影响；CXCR4功能获得能明显的增加SVZ细胞的运动性，抑制其表达则减少细胞的迁移，给与SDF1后能更加显著的促进SVZ细胞的迁移。相关基因表达谱的研究提示可能与TGF受体等表达下降有关。
结论：
脑缺血可以诱发成体SVZ细胞重新表达胚胎发育时期相关的分子信号，我们的研究结果首次提供了缺血和正常生理环境下调控神经前体细胞生物学功能可能的分子机制。发现化学因子CCL2可能在脑缺血后成体SVZ细胞的分化和迁移有重要作用，为提高神经再生提供了潜在的治疗靶点。SDF1/CXCR4系统的变化可能参与了脑缺血后SVZ细胞迁移的改变，功能获得的CXCR4对提高SVZ细胞的运动性有明显的促进作用。